利用非同步发射和多径传输的定位的制作方法

利用非同步发射和多径传输的定位的制作方法
【专利摘要】目标设备的位置的方向表征利用从目标设备接收的多个无线电传输。在一些示例中，每个无线电传输被固定位置处的第一天线接收，并且还被第二移动天线接收。将接收到的传输结合以确定方向表征，例如，随方向变化的功率分布。在一些示例中，对于无线电传输的多个到达方向中的每一个，处理接收到的无线电传输以确定最直接的到达方向，例如，用于将来自目标的直接路径与反射路径进行区分。
【专利说明】利用非同步发射和多径传输的定位
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年12月27日提交的发明名称为"Synthetic Aperture Radar Between Independent Wireless Nodes(独立无线节点之间的合成孔径雷达)"的第61/ 921，127号美国临时申请，以及2013年12月27日提交的发明名称为"Characterizing Multipath Delays in Antenna Array and Synthetic Aperture Radar Systems(表征天 线阵列和合成孔径雷达系统中的多径时延)"的第61/921,190号美国临时申请的权益。这些 申请的内容通过引用合并于此。
[0003] 本申请还涉及与本申请同时提交的发明名称为"Characterizing Multipath Delays in Antenna Array and Synthetic Aperture Radar Systems(表征天线阵列和合 成孔径雷达系统中的多径时延)"的第__/___，___，号美国申请(代理编号70009-D37001)。 该申请通过引用合并于此。
[0004] 关于联邦赞助研究的声明
[0005] 本发明得到了由美国空军授予的合同第FA8721-05-C-0002号政府支持。政府对本 发明具有一定的权利。
【背景技术】
[0006] 本发明涉及射频定位，在使用合成孔径技术的一些实施例中，尤其涉及来自目标 对象的发射不一定与接收器同步和/或从目标对象到接收器的发射遵循诸如直接路径和一 个或多个反射路径的多个离散路径的技术的使用。
[0007] -般来说，合成孔径雷达（SAR)是一种从收发器发送连续脉冲的无线电波以"照 亮"目标场景，并在收发器接收且记录每个脉冲的回波的技术。收发器的天线通常安装在诸 如移动飞行器的移动车辆上，使得天线的位置相对于目标随时间变化。所记录的雷达回波 的信号处理允许来自多个天线位置的记录的组合，从而形成合成天线孔径并提供具有比在 单个位置处的给定物理天线情况下可能的被照亮目标场景的分辨率图像更高的被照亮目 标场景的分辨率图像。应注意的是，在这样的系统中，从天线发送的信号凭借具有共同时间 参考的系统的发送和接收部分(例如，以共同和相对稳定的振荡器的形式（即，在反射信号 的往返时间的时间尺度上稳定））与接收到的回波同步。
[0008] 射频反射器或发送器(统称为"发射器"）的定位可能由于多个反射结构的存在而 变得复杂，这些反射结构使得从目标对象到接收器有多个路径。例如，在室内定位中，来自 墙壁的反射可能引起这样的多径效应。再如，在城市环境的室外定位中，信号可能由导致多 径效应的建筑物反射。在某些情况下，反射信号可具有比从目标到接收器的直接路径更高 的能量。

【发明内容】

[0009] 在一个方案中，一般来说，使用一种方法来确定目标设备的位置的表征(例如，方 位角和仰角表征方向）。根据该方法，从目标设备接收多个无线电传输。每个无线电传输被 固定位置处的第一天线接收，并且还被在除了第一天线的固定位置之外的位置处的天线接 收，使得多个传输在除了第一天线的固定位置之外的多个位置处被接收。对于每个无线电 传输，确定用于从目标设备到第一天线的无线电信道的第一信道特性，并且还确定用于从 目标设备到在除了第一天线的固定位置之外的位置处的天线的无线电信道的第二信道特 性。将第一信道特性与第二信道特性结合以确定与无线电传输中的每一个相关联的相对信 道特性。将这些相对无线电特性与除了第一天线的固定位置之外的相应位置结合以确定目 标设备的位置的表征。
[0010]多个方案可包括一个或多个以下特征。
[0011]接收在除了第一天线的固定位置之外的位置处的无线电传输包括在第二移动天 线处接收所述传输。然后，除了第一天线的固定位置之外的多个位置包括第二天线的多个 位置。
[0012] 该方法还包括使第二天线沿空间路径(例如，圆形、线性或不规则路径)移动，并且 第二天线的多个位置落在空间路径上。在一些示例中，空间路径包括重复路径(例如，圆形 路径的重复遍历）。
[0013] 在除了第一天线的固定位置之外的位置处接收无线电传输包括从一组天线中选 择第二天线。然后，除了第一天线的固定位置之外的多个位置包括所选择的第二天线的位 置。
[0014] 每个无线电传输包括在不同传输频率下的多个分量。第一信道特性、第二信道特 性和相对信道特性各自包括对应于不同传输频率的信道特性。在一些示例中，无线电传输 包括传输数据的频分复用编码，例如，无线电传输包括传输数据的正交频分复用(CFDM)编 码。
[0015] 该方法还包括识别多个无线电传输的多个到达方向，所述多个到达方向中的至少 一个对应于来自目标设备的反射路径。
[0016] 该方法还包括从多个到达方向中识别最直接的到达方向。
[0017]识别最直接的到达方向包括将相对无线电特性与第二天线的相应位置结合以确 定对应于多个到达方向中的每一个的信道特性，所述信道特性表示在不同传输频率之间的 相位特性的变化。
[0018] 该方法还包括将相对无线电特性与第二天线的相应位置结合以从多个到达方向 中识别最直接的到达方向。
[0019] 第一信道特性和第二信道特性各自包括相位特性，并且相对信道特性包括相对相 位特性。
[0020] 确定位置的方向表征包括确定随到达方向变化的功率分布。在一些示例中，确定 方向表征还包括识别功率分布的峰值功率的一个或多个方向的集合。
[0021]目标设备包括广域蜂窝通信设备和无线局域网设备中的至少一个。
[0022]在另一个方案中，一般来说，一种方法旨在确定无线电信号的最直接的到达方向。 从目标设备接收多个无线电传输。所述多个无线电传输中的每个无线电传输在已知位置处 的多个天线处(但不一定是用于每个传输的多个相同的天线)被接收。每个无线电传输包括 在不同传输频率下的多个分量。对于无线电传输的多个到达方向中的每一个，处理接收到 的无线电传输以确定来自目标设备的信道表征。该信道表征包括在无线电传输的分量的不 同传输频率下的信道表征。至少一个到达方向对应于从目标设备到天线的位置的反射路 径。从多个到达方向中确定最直接的到达方向。这包括对于每个到达方向，使用用于在不同 传输频率下的到达方向的信道表征来计算表示来自目标的路径长度(例如，与一个或多个 其它到达方向相比的相对路径长度）的数量，以及比较所述计算的数量以确定最直接的方 向。
[0023] 多个方案可包括一个或多个以下特征。
[0024] 无线电传输包括传输数据的频分复用编码。在一些示例中，无线电传输包括传输 数据的正交频分复用(OFDM)编码。
[0025] 在已知位置的多个天线处接收来自目标设备的多个无线电传输包括:对于每个无 线电传输，在固定位置的第一天线处以及在第二移动天线处接收所述无线电传输。
[0026] 对于多个到达方向中的每一个，处理接收到的无线电传输以确定来自目标设备的 信道表征包括:在每个不同传输频率下将从目标到第一天线的信道估计与从目标到第二移 动天线的信道估计结合。
[0027] 对于多个到达方向中的每一个，处理接收到的无线电传输以确定来自目标设备的 信道表征包括:将从目标到固定天线阵列的每个天线的信道估计结合。
[0028] 在另一个方案中，一般来说，一种定位系统被配置为执行上述方法中的任一方法 的所有步骤。在一些示例中，该系统包括在固定位置处的第一固定天线，以及可移动至除了 第一天线的固定位置之外的多个位置的第二天线。
[0029] 在另一个方案中，一般来说，一种在非临时性机器可读介质上实施的软件，包括用 于使定位系统的处理器执行上述方法中的任一方法的所有步骤的指令。
[0030] 根据以下的描述以及权利要求，本发明的其它特征和优点是显而易见的。
【附图说明】
[0031 ]图1是使用移动天线的定位系统的示意图；
[0032]图2是示出在二维实施方式中的信号传播的视图；
[0033]图3是示出具有单个目标设备的示例的视图；
[0034] 图4是随图3所示的示例的到达方向变化的功率曲线；
[0035] 图5是示出具有其中存在直接和反射路径的单个目标设备的示例的视图；
[0036] 图6是随图5所示的示例的到达方向变化的功率曲线。
【具体实施方式】
[0037] 以下在室内环境的射频发送设备的定位的上下文中描述了许多方法，其中发送设 备独立于定位接收器，且通常从发送设备到接收器有多个反射路径。对其中发送设备为蜂 窝电话(例如，在700MHZ-2.6GHz范围内的LTE传输)或者无线局域网设备(例如，在2.4GHz或 5GHz下的IEEE 802.11标准（"WiFi"）传输）的特定实施例进行描述。应注意的是，解决发送 设备和定位接收器的独立性的方法以及解决多径效应的方法可以在各种应用中独立地使 用，并且在诸如室内定位的应用中一起提供高精度。为了参考起见，在2.4Ghz和5. OGhz处的 无线电信号的波长分别为大约12.5cm和6 .Ocm0
[0038] 对用于使用直接接收到的信号进行二维定位的第一实施例进行描述。然后，对用 于使用相同的方法进行三维定位的第二相关实施例进行描述。接着，对解决多径效应的其 它实施例进行描述。
[0039] 如上所介绍的，传统的合成孔径雷达(SAR)的优点在于，朝目标对象发送然后通过 目标对象被反射的无线电信号由时钟信号产生，该时钟信号还用于处理接收到的反射信 号。特别地，发送信号和接收信号的相对相位可用于提供距离信息(range information)。 从这个意义上说，来自SAR天线的发射与来自目标对象的回波的接收同步，从而提供了在将 信号发射到目标对象时发送器的位置与在接收到反射信号时返回到接收器的位置之间的 距离信息。在独立发送设备（例如，LTE或WiFi设备）的定位的应用中，来自发送设备的发射 的接收器不共享共同的时钟或振荡器，因此，信号的接收由于在传统的SAR技术中可获得而 不会以相同的方式提供距离信息。
[0040] 参照图1，定位系统100的实施例利用了移动天线111以及固定天线112。这些天线 将无线电信号提供给定位接收器110,该定位接收器110在系统100的环境下输出对应于一 个或多个发送目标设备150的位置信息。目标设备150(例如，LTE或WiFi设备)发射直接传递 给位于路径151-152上的天线111-112和/或在由一个或多个反射对象160(例如，墙壁、建筑 物等)反射的反射路径153-154上传递的传输。在第一实施例中，仅考虑直接路径152-153。 定位接收器110还接收表征移动天线111的位置的信息。在该实施例中，移动天线在圆132中 旋转，并且其位置特征在于，天线相对于固定参考方向（Φι?=〇)的旋转角Φι? 130。
[0041] -般来说，每个目标设备150进行一系列传输，例如，每个传输包括携带数据（例 如，该数据可包括语音数据)的传输帧。例如，在LTE应用中，每个帧可以是10毫秒长，而WiFi 帧通常短于10毫秒。在该实施例中，与帧长相比，移动天线111相对慢地移动，因此，为了分 析起见，移动天线111被认为在帧的持续时间内是静止的。例如，旋转天线111可具有10厘米 的旋转半径和0.5秒至1」2秒的旋转周期(每分钟30-120转），因此，在帧传输时间期间，仅行进 了零点几毫米。在LTE中，可以在子帧级下执行估计过程，使得对每个子帧执行单独的估计 (例如，1毫秒），而天线仅被认为在子帧的持续时间内是静止的。
[0042] 参照图2,在目标设备150和天线111-112处于(或者至少假定处于）一个平面的二 维实施例中，示出了来自目标设备150的具有代表性的直接传输。在该示意图中，目标设备 呈角度Φτ，而旋转天线呈角度<M)。上标(η)表示这是来自目标的第η个接收。如以下将进一 步讨论的，利用不同角度^处的接收天线111的一系列传输η = 1，......，N被组合来定位目 标设备150。来自目标设备150的直接路径遵循长度的到移动天线111的路径151，以及 从目标设备150到固定天线112的直接路径152dQ。在该示意图中，这些路径长度的差为
[0043] ：
[0044] 常数项Do不随变化。在目标设备远离天线的极限下，Do = L COS Φ T，但如下所 示，Do的特定值不显著。来自目标设备的传输被假定为包括由载波调制的已知（复值)信号 P，其被表示为复指数exp( jut)。例如，已知信号为导频信号或误差校正数据信号。接收器 对来自发射发射器的在具有振荡器(其在相位上偏移Φ(η))的天线处接收到的信号进行解 调。上标(η)表示接收器不假定来自目标设备的传输之间的固定相位偏移。例如，频率差在 单帧期间可能不显著变化，但仍可以表现出传输之间的显著相位漂移。在解调之后，在移动 天线111处接收到的信号由于距离以及相位差Φ(η)而具有相位偏移，并且在固定天线112 处的解调信号由于距离do以及相位差Φ (η)而具有相位偏移。具体地，
[0045]
[0046]
[0047]其中1? = 2π/λ= ω/c，且C为信号的传播速度，并且mo和mi为不取决于η的复数量 (即，表示固定衰减和相位偏移）。接收器使用这些解调值将信道估计形成为
[0048]
[0049]
[0050] 应注意的是，这些信道估计/^和/均受到未知相位偏移Φ(η)的影响。然而，信道 差的比例仅受到距离差
的影响：
[0054] 其中ho= (mi/mo)exp(-Dq)为复数量，其中Dq取决于Φ τ和L，但不取决亏
[0051]
[0052]
[0053] 1234567
[0055] 然后，在相应的接收天线角β
处的N个信道估计的组合利用了类似于在SAR接收器中使用的计算，即
2 3 4 应注意的是，=Φτ处具有最大幅值是显而易见的，这与超过来自目 标设备的N个接收的总和差不多。因此，用单个发送设备150,通过找到计算的Ρ( Φ )的最大 值来执行到达方向Φτ的估计。 5 在一些实施例中，当环境中存在多个目标设备150时，每个接收到的帧的内容识别 传输的源。因此，定位接收器110收集用于各个目标设备的传输并单独地记录独立应用于每 个目标设备的Ρ( Φ )计算的这些传输。 6 一般来说，移动天线独立于正在被接收的传输而移动，例如，以恒定的速率旋转。 7 定位接收器Iio接收对应于每个接收帧的旋转角。
[0062] 在来自目标设备的正交频分复用((FDM)传输的情况下，基本上，来自目标设备的 每个发送帧中存在一组传输频率（通过f索引），且从接收到的传输中获得一组信道估计 ，并且对于每个频率，可获得单独的方向功率估计Pf( Φ )。在一些实施方式中，可以对每 个频率进行单独的方向估计，或者可替代地，功率估计可以被组合以确定单个总体方向估 计。
[0063] 参照图3,在这种情况下示出了单个目标设备的仿真，其中：
[0064] r = 10cm，具有围绕点（0,0)旋转的天线，
[0065] L=I .0m，使得固定天线处于坐标（1 ·0,0·0)，
[0066] 目标设备150处于坐标（1.0,3.0)，使得 <i>T^tan-^3.0)=72°，
[0067] 操作频率为5GHz，因此λ~6·0αιι。
[0068] 仿真（其中在移动天线111的一个旋转期间等间距分布了 Ν = 32个观测点）产生了 如图4所示的Ρ( Φ )。应注意的是，Ρ( Φ )在与图3所示的仿真环境一致的大约Φ =72°处具有 峰值。
[0069] 第二实施例利用了如图1所示的固定天线和移动天线的相同布置。然而，未假定目 标设备150与天线处于同一平面内，且三维定位被执行。具体地，不是仅估计方位角Φ，而是 还估计仰角Θ。在该实施例中，θ = 〇在与移动天线110的旋转平面正交的方向上，而θ = π/2在 旋转天线的平面内。在目标在方向（Φ Τ，θτ)上的示例中，使用如上所述的用于二维实施例的 类似分析，从目标设备150分别到移动天线和固定天线的直接传输距离的差为
[0073] 其中hQ = exp(-jDQ)为复数量，其取决于Φτ、θτ和L，但不取决i
[0070]
[0071]
[0072] 123
[0074] 然后，在相应的接收天线角度>处的N个信道估计/fO的组合利用了类似于在 SAR接收器中使用的计算，即
2 3
[0078]然后，Ρ(Φ，Θ)的最大位置提供了用于（φτ，θτ)的方向估计。
[0079]应注意的是，如上所示的用于计算方向功率分布Ρ( Φ，θ)的方法(经常被称为"巴 特利特估计器(Bartlett estimator)"）可以用其他过程所替代。例如，基于协方差和/或特 征值分解的方法（例如，MUSIC(MUltiple Signal Classifier，多信号分类器）算法，或 ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique，经 由旋转不变技术进行信号参数估计)算法)可用于估计来自的P( Φ，θ)。因此，可以执行 用于进一步处理Ρ( Φ，θ)的过程，而无需考虑用哪种方法对其进行估计。
[0080] 在上述第一和第二实施例的说明中，仅考虑了直接路径151-152。在第三实施例 中，假定了多个路径。返回参照图1，直接路径151和反射路径153均可以从目标设备150传递 到移动天线111，并且类似地，直接路径152和反射路径154均传递到固定天线112。参照图5， 类似于图3所示的示例的示例在χ = 2.0处还具有反射面160。因此，从目标设备150到移动天 线的直接路径沿路径151具有大约θτ = 72°的方位角，并且沿反射路径153具有大约θτ = 45° 的角。如在第一实施例中，对信道估计的比例
[0081]
[0082]进行如上所述的计算，并且对Ρ( Φ )进行如上所述的计算。
[0083] 参照图6,在该示例中，Ρ(Φ)具有如根据仿真几何所预期的两个峰值。另外，在该 仿真中，在Φ =72°处的直接路径对应于具有比对应于在Φ =45°处的间接路径的峰值更大 幅度的峰值。然而，一般来说，假定最大能量来自直接路径是不可靠的。例如，直接路径可能 被障碍物衰减，而反射路径则不会。下述方法利用了沿每个路径的绝对时延的估计，并将最 短延迟路径假定为直接路径。
[0084] 用于估计从特定方向到达的信号的绝对时延的方法利用了具有在不同频率下发 送的分量的信号。在该第三实施例中，一组已知信号Pf在由f索引的一组频率下被发送。如 上所介绍的，在一个示例中，OFDM信号以这种方式被发送:使得信号pf通过波数k f = 231/^ = ?f/c被发送，例如，用于整数索引（integer indices)，cof= ωο+?Λω。
[0085] 为了确定从不同方向到达的路径之间的相对时延，在该第三实施例中，利用SAR方 法来确定对于每个到达方向的(复)响应。例如，在图5和图6所示的示例中，复响应在位于方 位角θ τ = 72°和θτ = 45°的峰值处被计算。在图5中，目标设备150到固定天线为do,从目标设 备150到圆132的中心的直接距离为cU，以及沿反射路径从设备150到圆的中心的距离为d 2。 波数的矢量
[0086] k=( ω 〇, . . . , ω f-ι )T/c
[0087] 产生理想直接信道的矢量
[0088] hi = h( Φ τι) =GxpC-JkdOhi7 ,
[0089] 其中是直接信道的一部分，没有由距离cb来解释。类似地，
[0090] h2 = h( Φ T2) =exp(-jkd2)h_2/ ,
[0091] i且k于固定天线的接信道为
[0092] ht^expC-jhdo^o'。
[0093] 因此，由用于所个频率的N个接收计算的暈
[0097] 在假定的元素的相位(但不一定是幅值)是相等的，并且的元素的相位是相
[0094]
[0095]
[0096] 等的(但不一定与的相同）的前提下，基的相位满足
[0098]
[0099] 因此，由于kf = ( ω +fA ω )/c，该相位矢量的元素随比例-Λ ω (di-do)/c变化 (应认识到的是，相位可能需要被"展开"以提供相位元素的连续性）。类似地，该相位矢量 02的元素随斜率-Λ ω (d2-d〇)/c变化。因此，如果di〈d2，与在该示例中的情况一样，对于Φ = 72°的斜率大于对于在Φ =45°处的路径的斜率，因此，接收器确定在Ρ( Φ )中，Φ =72°的 峰值对应于直接路径(或者更一般地说，最直接的可能反射路径）。
[0100] 在上述第三实施例的说明中，使用SAR技术来计算在特定方向上的复响应。然而， 应理解的是，可使用包括由同时接收相同信号的固定天线阵列确定方向响应的替代方法来 确定允许根据行进路径长度(例如，直接与间接路径长度)进行辨别的响应。
[0101]应注意的是，在一些示例中，仅使用了二维(单个方向角Φ)情况。相同的方法适用 于三维情况，其中首先识别Ρ( Φ，θ)中的峰值，然后通过确定在整个频率范围内的相位变化 中的最大斜率来确定最短距离。还应注意的是，在频率中频率分量不一定被均匀地间隔，并 且斜率确定可以在估计随频率的相位变化的斜率时考虑这一非均匀间隔。
[0102] 因此，返回参照图1，已经在Ρ(Φ)中识别了峰值，并解决了哪些峰值对应于到目标 设备150的直接(或至少最短）路径，定位接收器110将作为输出的方向Φ T提供给目标以作 为其报告的设备位置140的一部分。如上所介绍的，因为接收的信号识别目标设备(例如，通 过在接收的帧中编码的识别的设备），所以定位接收器分别计算到目标150的方向，并且报 告的设备位置140可包括与设备标识符相关联的方向。在一些实施例中，图形显示表明在由 一个或多个定位接收器110监测的区域中的目标设备的位置。
[0103] 在一个替代的实施例中，使用在两个(或更多个)不同位置处的移动天线以及对于 每个移动天线的相应固定天线，或者单个固定天线，来为每个目标确定多个不同的方向，并 且三角测量法用于组合方向估计。在又一其它示例中，SAR方法用于直接确定分布Ρ(Φ，θ， r)，其中r为目标设备的范围。在其它实施例中，由于可以使用移动天线的移动的非重复(例 如，不规则）图案的其它重复，因此，移动天线或天线没有必要遵循圆形路径。例如，天线可 以遵循线性路径，或者可以遵循不规则路径(例如，沿其所附连的车辆的路径）。此外，可以 使用在不同固定位置处的天线的不同子集的连续选择(例如，连续单个选择），而不是使用 移动的天线中的一个(或一组）。用这种方法，移动天线的机械要求基本上被用于切换接收 到的信号(例如，在传输频率下或者在中间或基带频率下）的电子要求所替代。
[0104] 上述方法的实施方式可以使用硬件(例如，专用集成电路，ASIC )、或软件(例如，使 用通用处理器、专用控制器、或者软件无线电中的处理器，诸如具有GNU无线电的Ettus Research USRP N210)、或者使用软件和硬件的组合。软件包括存储在非临时性机器可读介 质（例如，半导体存储器)上的指令。硬件、处理器、和/或指令存储可以被包括在定位接收器 110内。系统还可包括需要物理移动如上所述的天线的致动器(例如，电动机）以及机械联动 装置。可以使用将位置指示测量提供给定位接收器的传感器(例如，旋转编码器)来确定移 动天线的位置(例如，角度），或者可以根据提供给致动器的命令来推断天线的位置(例如， 角度）。
[0105] 应当理解，前述描述旨在说明并且不限制本发明的范围，本发明的范围由所附权 利要求的范围限定。其它实施例在权利要求的范围之内。
【主权项】
1. 一种方法，包括： 从目标设备接收多个无线电传输，所述多个无线电传输中的每个无线电传输被在固定 位置处的第一天线接收，并且被在除了所述第一天线的所述固定位置之外的位置处的天线 接收，使得所述多个传输在除了所述第一天线的所述固定位置之外的相应多个位置处被接 收； 对于所述多个无线电传输中的每个无线电传输，确定从所述目标设备到所述第一天线 的无线电信道的第一信道特性，确定从所述目标设备到在除了所述第一天线的所述固定位 置之外的位置处的天线的无线电信道的第二信道特性； 将用于所述多个无线电传输的所述第一信道特性与所述第二信道特性结合以确定与 所述无线电传输中的每一个相关联的相对信道特性；以及 将所述相对无线电特性与除了所述第一天线的所述固定位置之外的相应位置结合以 确定所述目标设备的位置的方向表征。2. 根据权利要求1所述的方法，其中在除了所述第一天线的所述固定位置之外的位置 处接收所述无线电传输包括:在第二移动天线处接收所述传输，其中除了所述第一天线的 所述固定位置之外的多个位置包括第二天线的多个位置。3. 根据权利要求2所述的方法，还包括使所述第二天线沿空间路径移动，所述第二天线 的所述多个位置落在所述空间路径上。4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述空间路径包括重复路径。5. 根据权利要求1所述的方法，其中在除了所述第一天线的所述固定位置之外的位置 处接收所述无线电传输包括:从一组天线中选择第二天线，其中除了所述第一天线的所述 固定位置之外的多个位置包括所选择的第二天线的位置。6. 根据权利要求1所述的方法，其中每个无线电传输包括在不同传输频率下的多个分 量，并且其中所述第一信道特性、所述第二信道特性和所述相对信道特性各自包括对应于 所述不同传输频率的信道特性。7. 根据权利要求5所述的方法，其中所述无线电传输包括传输数据的频分复用编码。8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述无线电传输包括传输数据的正交频分复用 (OFDM)编码。9. 根据权利要求5所述的方法，还包括： 识别在所述第二天线的位置处的多个无线电传输的多个到达方向，所述多个到达方向 中的至少一个对应于从所述目标设备到所述第二天线的位置的反射路径。10. 根据权利要求9所述的方法，还包括： 从所述多个到达方向中识别最直接的到达方向。11. 根据权利要求9所述的方法，其中识别最直接的到达方向包括:将所述相对无线电 特性与所述第二天线的相应位置结合以确定对应于所述多个到达方向中的每一个的信道 特性，所述信道特性表示在不同传输频率之间的相位特性的变化。12. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 将所述相对无线电特性与所述第二天线的相应位置结合以从多个到达方向中识别最 直接的到达方向。13. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一信道特性和所述第二信道特性各自包括 相位特性，并且所述相对信道特性包括相对相位特性。14. 根据权利要求1所述的方法，其中确定位置的所述方向表征包括确定随到达方向变 化的功率分布。15. 根据权利要求14所述的方法，其中确定所述方向表征还包括识别所述功率分布的 峰值功率的一个或多个方向的集合。16. 根据权利要求1所述的方法，其中所述目标设备包括广域蜂窝通信设备和无线局域 网设备中的至少一个。17. -种定位系统，包括： 多个天线； 接收器，耦接至所述多个天线，用于接收在所述多个天线处获取的无线电信号； 信号处理器，耦接至所述接收器，被配置为处理来自目标无线电设备的多个无线电传 输，包括： 从目标设备接收多个无线电传输，所述多个无线电传输中的每个无线电传输被在固定 位置处的第一天线接收，并且被在除了所述第一天线的所述固定位置之外的位置处的天线 接收，使得所述多个传输在除了所述第一天线的所述固定位置之外的相应多个位置处被接 收； 对于所述多个无线电传输中的每个无线电传输，确定用于从所述目标设备到所述第一 天线的无线电信道的第一信道特性，确定用于从所述目标设备到在除了所述第一天线的所 述固定位置之外的位置处的天线的无线电信道的第二信道特性； 将用于所述多个无线电传输的所述第一信道特性与所述第二信道特性结合以确定与 所述无线电传输中的每一个相关联的相对信道特性；以及 将所述相对无线电特性与除了所述第一天线的所述固定位置之外的相应位置结合以 确定所述目标设备的位置的方向表征。18. -种定位系统，被配置为执行权利要求1到16中任一项所述的所有步骤。19. 根据权利要求18所述的系统，还包括在所述固定位置处的第一固定天线，以及可移 动至除了所述第一天线的所述固定位置之外的多个位置的第二天线。20. 在非临时性机器可读介质上实施的软件，包括用于使定位系统的处理器执行权利 要求1到16中任一项所述的所有步骤的指令。
【文档编号】G01S3/14GK106062580SQ201480076532
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2014年12月22日
【发明人】斯沃若恩·苏雷什·库玛尔, 迪纳·卡塔比
【申请人】麻省理工学院